한국세라믹기술원·원광대 공동 연구팀
서로 다른 결정구조 복합화…산소이온 전달 능력 향상
세라믹섬유 방사 코팅 공정으로 불순물 미형성
한국세라믹기술원과 원광대학교 공동 연구팀이 두 가지 서로 다른 결정구조를 복합해 산소 전달 능력을 높인 고성능 고체산화물연료전지(SOFC) 전극소재를 개발했다.
개발 주역은 신태호 한국세라믹기술원 저탄소·디지털전환사업단 연구원과 주용완 원광대 화학융합공학과 교수다.
SOFC는 수소와 산소 화학반응을 전기에너지로 만드는 탄소중립 구현 차세대 친환경 발전장치다. 관련 업계와 연구계는 SOFC 성능을 높이고자 기존의 느린 산소환원 반응을 개선할 복합전극 연구를 활발하게 진행하고 있다.
공동연구팀은 두개의 서로 다른 결정구조를 복합하고 여기에 세라믹섬유 방사 코팅 공정을 적용해 산소 환원 반응을 높인 전극소재를 개발했다.
기존 전극소재는 복합화하면 서로 다른 계면반응으로 성능이 저하된다.
연구팀은 세라믹섬유 방사 코팅을 이용한 저온 소결로 불순물 없는 균일한 복합전극 소재를 구현했다. 구현 소재를 테스트한 결과, 이온 전도 방향성과 전극의 산소이온 교환 전달 능력이 모두 향상됐다.
개발 전극소재를 적용한 SOFC 성능도 기존 대비 2.8배 이상 높아졌다.
신태호 연구원은 “새로운 복합전극 소재는 기존 SOFC 성능 향상은 물론 SOFC 신제품 개발과 발전용 연료전지를 비롯한 상용분야 확대에 크게 기여할 것”이라고 말했다.
이번 연구 성과는 소재 분야 과학저널 스몰스트럭쳐 2월호 표지 논문으로 게재됐다.
진주=임동식기자 dslim@etnews.com
